专题15 原子物理-2023届浙江省物理选考各地模拟考试试题精选训练（浙江专用）

专题15 原子物理 一．选择题（共12小题） 1．（2022•浙江）图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大 C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态 【解答】解：AB、一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多能产生3种不同频率的光子，故其中从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最短. 逸出光电子的最大初动能为： Ek＝hν﹣w0＝E3﹣E1﹣w0 代入数据解得：Ek＝9.8eV 由德布罗意波公式 λ 知p，从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光子动量最大， 故A错误，B正确； C、从n＝2能级的氢原子跃迁到n＝3需要E＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89＜eV的光子能量，1.89eV＜2.29eV，不能使金属钠发生光电效应，故C错误； D、n＝4能级的氢原子跃迁发出的光的能量可以是E＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51eV）＝0.66eV，用0.85eV的光子照射，不满足能量差等于能级3到能级4的能量差值，氢原子不能跃迁到n＝4激发态，故D错误； 故选：B。 2．（2021•浙江）据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为1.40×1015eV，即（　　） A．1.40×1015V B．2.24×10﹣4C C．2.24×10﹣4W D．2.24×10﹣4J 【解答】解：题干给出γ射线，能量值为1.40×1015eV，eV即电子伏特，为能量单位，1eV＝1.6×10﹣19J， ABC、ABC选项中所给单位均非能量单位，其中V为伏特，是电压/电势差的单位，C为库仑，电荷量的单位，W为瓦特，是功率的单位，故ABC错误； D、1.40×1015eV＝1.40×1015×1.6×10﹣19J＝2.24×10﹣4J，故D正确； 故选：D。 3．（2022•温州二模）目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为P，光电池系统的光电转换效率为η。用P0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r，地球半径为R，光在真空中传播的速度为c。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。在时间t内（　　） A．到达地球表面的太阳辐射总能量约为 B．路灯正常工作所需日照时间约为 C．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPt D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为 【解答】解：A、以太阳为球心r为半径的球面积为S0＝4πr2，因此到达地球单位面积功率P1，因此到达地球表面的太阳辐射总能量约为E2＝P1•πR2t，即E2，故A正确： B、路灯需要的总能量E'＝Pt＝ηE3＝η•P1St0，因此路灯正常工作所需日照时间约为t0，故B错误： C、路灯正常工作消耗的太阳能约为E，故C错误： D、因释放核能而带来的太阳质量变化约为Δm。故D错误。 故选：A。 4．（2021•浙江模拟）在匀强磁场中，静止的钚的放射性同位素Pu衰变为铀核U，并放出α粒子，已知Pu、U和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，衰变放出的光子的动量和能量均忽略不计，α粒子的运动方向与磁场相垂直，则（　　） A．α粒子的动能为（mPu﹣mU﹣mα）c2 B．α粒子的动量为 C．U与α粒子在磁场中的运动半径之比约为4：235 D．U与α粒子在磁场中的周期之比约为1.3：1 【解答】解：A、与α粒子的动能之和靠等于衰变释放的核能（mPu﹣mU﹣mα）c2，衰变前后动量守恒，所以与α粒子的动量大小相等，方向相反，由两粒子的动能与质量成反比，所以α粒子的动能为•（mPu﹣mU﹣mα）c2，故A错误； B、由动能可求得动量为P，故B错误； C、与α粒子的动量大小相等，电荷量之比为46：1，所以根据，在磁场中运动半径之比为1：46，故C错误： D、根据周期公式T，可知与α粒子周期之比为.，代入质量数和电荷数，可得约为1.3：1，故D正确。 故选：D。 5．（2021•台州二模）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为U→Th+X，裂变方程为Un→YKr+3n，其中U、n、Y、Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（　　） A．Y的核内共有144个核子 B．U发生的衰变产生的X，能够轻易的穿过纸片 C．裂变时释放的能量为（m1+2m2﹣m3﹣m4）c2 D．一个在匀强磁场中静止的U发生衰变产生